CC BY
17
УДК 582.232
1 2 3 1
Н. Е. Королева , Е. А. Боровичев ' , Д. А. Давыдов
1 Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина Кольского НЦ РАН 2Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН
3Институт леса Карельского НЦ РАН
О I МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В БОТАНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Аннотация
Представлен обзор событий и результатов I Международной научно-практической конференции «Использование современных информационных технологий в ботанических исследованиях», которая состоялась с 28 по 31 марта 2017 года в Апатитах (Мурманская область, Россия). Работа конференции проходила в рамках трех секций: 1) построение, наполнение и эффективное использование информационных систем (ИС) и баз данных (БД), 2) дистанционное изучение биоразнообразия (включая картографирование растительности и применение геоинформационных систем (ГИС)), 3) автоматизация ботанических исследований и создание для них специализированного программного обеспечения. Прошли два круглых стола: «Технические и правовые вопросы создания и ведения ИС и БД» и «Возможности и ограничения современных дистанционных информационных методов» и два научно-практических семинара: «Публикация данных в международной информационной системе по биоразнообразию GBIF» и «Работа с открытой информационной системой по разнообразию криптогамной биоты России (Cryptogamic Russian Information System, CRIS)». По итогам конференции была принята «Хибинская резолюция».
Ключевые слова:
информационные системы, базы данных, биоразнообразие, ботанические коллекции, обработка данных, дистанционные методы
N. E. Koroleva, E. A. Borovichev, D. A. Davydov
ABOUT THE Ist MEETING «THE USE OF MODERN INFORMATION TECHNOLOGIES IN BOTANICAL INVESTIGATIONS» (APATITY, MURMANSK PROVINCE, MARCH 28-31, 2017)
Abstract
The paper surveys the schedule and issues of the Ist International Conference «The use of modern information technologies in botanical investigations» which was held at the Kola Science Center of Russian Academy of Sciences in Apatity, Murmansk Province, March, 28-31, 2017. The program of the conference included three sections: 1) construction, compilation and effective use of information systems (IS) and databases (DB); 2) remote sensing in biodiversity investigation, including vegetation mapping and the use of GIS, and 3) automation of botanical research and the creation of specialized software for it. Moreover, it included two round tables "Practical and legal issues of creation and keeping of IS and DB" and "Progress and limitations of modern remote sensing methods", and two seminars also: "Publication of data in the international biodiversity IS GBIF" and "Processing of open IS on the diversity of cryptogamic biota of Russia (CRIS)". As the result of the conference the 'Khibiny resolution' was accepted.
Keywords:
information systems, data bases, biodiversity, botanical collections, data processing, remote sensing
С 28 по 31 марта 2017 года Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН (ИППЭС КНЦ РАН), Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина Кольского научного центра РАН (ПАБСИ КНЦ РАН) и Мурманское отделение Русского ботанического общества (МО РБО) провели Международную научно-практическую конференцию «Использование современных информационных технологий в ботанических исследованиях». Конференция была организована при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) грант № 17-04-20097-г.
В работе конференции приняли участие 88 специалистов из России, Финляндии, Швеции и Дании (рис. 1). Всего было представлено 60 устных и стендовых докладов. Основные направления работы конференции: 1) построение, наполнение и эффективное использование информационных систем (ИС) и баз данных (БД); 2) дистанционное изучение биоразнообразия, включая картографирование растительности и применение геоинформационных систем (ГИС); 3) автоматизация ботанических исследований и создание для них специализированного программного обеспечения.
Центральное место в работе конференции заняло обсуждение существующих ИС, используемых для хранения и обработки ботанических (и, в целом, биологических) данных, чему было посвящено наибольшее число докладов на пленарной секции и секции «Информационные системы и базы данных». Создание и использование современных общедоступных ИС, которые оперируют данными биологических коллекций, позволяет более объективно оценить современное биоразнообразие и значительно увеличить эффективность его изучения, особенно при интеграции региональных, национальных и глобальных систем. Несмотря на стремительный прогресс информационных технологий в биологии, их использование в российских ботанических исследованиях пока недостаточно, а число данных в российских ИС о биоразнообразии несоизмеримо меньше, чем количество данных в европейских и глобальных ИС.
Возможности ИС Cryptogamic Russian Information System, CRIS (kpabg.ru/cris/), разработанной в лаборатории флоры и растительных ресурсов ПАБСИ КНЦ РАН были представлены в двух докладах — А. В. Мелехина и Д. А. Давыдова с соавт. (ПАБСИ КНЦ РАН, г. Апатиты). ИС CRIS является удобным инструментом для внесения, хранения, организации, поиска и вывода первичных данных по биоразнообразию и обеспечения свободного и удобного доступа к ним и позволяет интегрировать все виды данных о биоразнообразии: материалы гербариев, коллекций, наблюдений, литературные данные, сведения о ДНК-последовательностях и фотографии видов, связанные с конкретными образцами. На август 2017 г. ИС CRIS включала материалы гербариев мохообразных и лишайников ПАБСИ КНЦ РАН (KPABG), гербария грибов, лишайников и мохообразных ИППЭС КНЦ РАН (INEP), гербария печеночников Ботанического сада-института ДВО РАН (VBGI), гербария лишайников Самарского Университета (SMR), гербария мхов Кандалакшского заповедника (KAND), коллекции культур цианопрокариот ПАБСИ КНЦ РАН, John Carroll University (JCUCC) и живых культур цианопрокариот и водорослей Института биологии Коми НЦ УрО РАН (SYKO), записи по материалам сторонних
Рис. 1. Участники I Международной научно-практической конференции «Использование современных информационных технологий в ботанических исследованиях» (28 марта 2017, г. Апатиты, холл Президиума Кольского научного центра РАН)
ЧО
1 - Д. С. Щигель (Копенгаген, Дания), 2 - Д. Б. Денисов (Апатиты), 3 - О. В. Петрова (Апатиты), 4 - С. В. Дудов (Москва), 5 - М. В. Зимин (Москва), 6 - И. Ф. Чадин (Сыктывкар), 7 - Х. Кауханен (Колари, Финляндия), 8 - А. Н. Савченко (Апатиты), 9 - С. А. Кутенков (Петрозаводск), 10 - С. Ю. Большаков (Санкт-Петербург), 11 - М. В. Козлова (Москва), 12 - М. П. Шашков (Пущино), 13 - А. М. Крышень (Петрозаводск), 14 - А. В. Верхозина (Иркутск), 15 - М. В. Бочарников (Москва), 16 - Р. К. Фёдоров (Иркутск), 17 - М. С. Игнатов (Москва), 18 - О. В. Иванов (Москва), 19 - М. Н. Кожин (Москва), 20 - Ю. Р. Химич (Апатиты), 21 - Н. В. Филиппова (Ханты-Мансийск), 22 - Ю. С. Фетюкова (Йоэнсуу, Финляндия), 23 - О. В. Ильина (Петрозаводск), 24 - И. В. Розова (Тула), 25 - А. Б. Новаковский (Сыктывкар), 26 - Н. А. Константинова (Апатиты), 27 - Н. Н. Николаева (Петрозаводск), 28 - В. В. Воробьев (Петрозаводск), 29 - Н. В. Иванова (Пушино), 30 - А. А. Морковин (Москва), 31 - Н. Б. Фадеев (Москва), 32 - Н. Е. Королева (Апатиты), 33 - Г. М. Тагирджанова (Санкт-Петербург), 34 - Е. С. Корчиков (Самара), 35 - Е. В. Кушневская (Санкт-Петербург), 36 - И. Эрлингссон (Стокгольм, Швеция), 37 - И. Н. Поспелов (Москва), 38 - А. В. Мелехин (Апатиты), 39 - Е. А. Боровичев (Апатиты)
гербариев, в которых работали участники проекта и/или куда были отданы образцы/дублеты (гербарий лишайников Университета г. Хельсинки (H), гербарий лишайников и гербарий паразитных грибов БИН РАН (LE), гербарий лишайников Алтайского университета (ALTB), а также записи, основанные на литературе (484 источника) и наблюдениях (218 записей по лишайникам, 18 по грибам и 35 по цианопрокариотам), записи из других информационных систем (87835 записей по цианопрокариотам). По состоянию на август 2017 г. в системе хранится 80697 гербарных образцов, в т.ч., 63778 записей по мохообразным, 12641 по лишайникам, 624 по грибам и 3654 по цианопрокариотам. Авторы докладов подчеркивали, что ИС CRIS не является
аналогом GBIF или EOL, но служит поставщиком данных для таких ИС (направленных на хранение и вывод уже сформированных массивов данных) и незаменима в деле первичного ввода, организации коллекционных данных и отслеживания гербарного обмена.
Обзор возможностей БД «Флора мхов России», документирующей встречаемость 1150 видов мхов, известных в России (arctoa.ru/Flora/basa.php), сделал М. С. Игнатов с соавт. (ГБС им. Н. В. Цицина РАН, МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва). Доклад Н. В. Филипповой с соавт. (Югорский государственный университет, г. Ханты-Мансийск) включал информацию о коллекции грибов, как части биологической коллекции Югорского Университета, и ее БД (fungariumysu.org), созданной с использованием специализированного программного обеспечения Specify 6 и его веб-версии Specify 7. Сегодня эта ИС включает 3975 образцов. И. Эрлингссон (Swedish Museum of Natural History, Stockholm) рассказал о разработке и применении ИС DINA (github.com/dina-web/ и hub.docker.com/dina-web/) с открытым исходным кодом для сбора, поддержки и совместного использования данных, связанных с коллекциями (включая зоологические, ботанические, геологические и палеонтологические коллекции, записи наблюдений и молекулярные данные) в Музее естественной истории Швеции. Обзор преимуществ Google Spreadsheets, как базового и легкодоступного инструмента для создания и ведения простейших БД и каталогов биоразнообразия, сделал С. Ю. Большаков с соавт. (Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН, г. Санкт-Петербург). Эта БД, по существу, является облачной таблицей и используется для совместного доступа и управления данными микологической коллекции БИН РАН (LE) и региональных фунгариев, а также для создания и управления БД по афиллофороидным грибам Европейской части России. А. В. Верхозина и Р. К. Фёдоров (Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Институт динамики систем и теории управления им. В. М. Матросова СО РАН, г. Иркутск) рассказали об опыте Иркутского научного центра СО РАН в разработке информационно-аналитической системы (ИАС) (biodiv.isc.irk.ru/ и geos.icc.ru/) для интеграции, хранения, отображения, обработки и комплексного использования данных по биоразнообразию и обеспечения доступа к информации в сети Интернет. Раздел ИАС по фиторазнообразию Байкальской Сибири в настоящее время насчитывает 45000 записей и постоянно пополняется. Экологическую локальную БД «Водоросли Евро-Арктического региона (ВЕАР)», содержащую в основном информацию о диатомовых водорослях, их видовом составе, количественных характеристиках, местонахождениях и датах сбора, представили Д. Б. Денисов и А. Л. Косова (ИППЭС КНЦ РАН, г. Апатиты).
О создании БД гербария Петрозаводского государственного университета на основе СУБД «Калипсо» (hortus.karelia.ru/com/soft.htm) рассказала О. В. Ильина (Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск). Кроме того, она подняла актуальную проблему точности определения географического местоположения гербарных образцов, собранных без указания координат. Проект А. А. Морковина с соавт. (Зоологический музей МГУ, г. Москва), фаунистическая БД «Птицы Северной Евразии», предусматривает вовлечение широкого круга любителей природы в сбор информации об орнитофауне страны и включение базы в общеевропейский проект
EuroBirdPortal (eurobirdportal.org), который объединяет национальные системы сбора орнитологических данных.
Об использовании БД «Местообитания Восточной Фенноскандии» для анализа разнообразия и динамики лесов Карелии рассказал А. М. Крышень (соавт. Н. В. Геникова) (Институт леса КарНЦ РАН, г. Петрозаводск). Типы местообитаний были выстроены в иерархическую схему, высшей единицей в которой является класс местообитаний, а основной - тип местообитания, который, как правило, выделяется по произрастающему на данном участке растительному сообществу. В докладе Н. Н. Николаевой и В. В. Воробьева (Институт леса КарНЦ РАН, г. Петрозаводск) были представлены БД и интерактивная карта местонахождений карельской березы в НП «Себежский» (Псковская область). Темой стендового доклада Т. Ю. Браславской (Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, г. Москва) стала реляционная БД для хранения и анализа информации о структуре побеговых систем древесных растений. Опыт разработки ботанического раздела БД музея-заповедника «Куликово поле» содержался в стендовом докладе И. В. Розовой (Государственный музей-заповедник «Куликово поле», г. Тула).
Дистанционно представленный доклад А. П. Серегина (МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва) продемонстрировал процесс и результаты создания виртуального гербария Московского государственного университета (MW), в рамках реализации проекта «Ноев ковчег», depository.msu.ru/category-project/rasteniya. На сегодняшний день цифровой гербарий насчитывает 786 тысяч оцифрованных листов в высоком разрешении и занимает первое место в мире по числу отсканированных образцов среди университетских коллекций. Это открытый гербарий, для использования его данных достаточно ввести латинское название растения или воспользоваться функцией расширенного поиска. О результатах и методах автоматической оцифровки гербария и энтомологической коллекции в музее Восточной Финляндии рассказала Ю. Фетюкова с соавт. (Digitarium, University of Eastern Finland, Finland, Joensuu), результаты этого проекта доступны через портал Finnish Biodiversity Information Facility (FinBIF) laji.fi/.
Ряд докладов были посвящены обзору данных с территории РФ в Global Biodiversity Information Facility (GBIF) (Глобальной информационной системе по биоразнообразию) и перспективам внесения в GBIF сведений из российских БД. Д. С. Щигель (GBIF, Denmark, Copenhagen) рассказал о состоянии и перспективах развития этого крупнейшего в мире ресурса данных. М. П. Шашков и Н. В. Иванова (Институт математических проблем биологии РАН, Пущинский государственный естественно-научный институт, Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения, г. Пущино) проанализировали российские данные в ИС GBIF. Согласно этому обзору, только 0.3 % данных, опубликованных в GBIF, относятся к территории России, причем их подавляющее большинство (94 %) опубликовано зарубежными организациями. В России в настоящее время публикация данных через глобальный портал осуществляется с помощью четырех российских IPT-инсталляций: в Институте математических проблем биологии, Зоологическом институте, Всероссийском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова и Институте биологии Республики Коми. Учитывая возрастающий интерес российских исследователей к публикации данных через портал GBIF.org,
докладчики подчеркнули необходимость создания российского национального узла GBIF, как единого центра публикации и обобщения данных уже существующих ИС по биоразнообразию.
Обзор открытой ИС «Распространение инвазивных видов растений» (ИС РИВР, http://ib.komisc.ru/add/rivr) и опыта ее публикации в GBIF сделали И. Ф. Чадин с соавт. (Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар). Эта ИС основана на принципах гражданской науки и была создана в 2014 г. для сбора и визуализации сведений о местах произрастания инвазивного вида — борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi) при участии максимально широкого круга сборщиков данных. На февраль 2017 г. в ИС хранится 11138 географических точек, указывающих на местообитания H. sosnowskyi, подавляющая часть из них опубликована на портале GBIF (gbif.org/dataset/09efcc43-c674-4a70-b326-cd83f7463d1d) и на сайте ИБ Коми НЦ УрО РАН (ib.komisc.ru:8088/ipt). Н. В. Иванова и М. П. Шашков представили открытую ИС о распространении охраняемого лишайника Lobaria pulmonaria, разработанную на основе стандартов GBIF. Собранные в базе данные опубликованы на глобальном портале GBIF.org (doi:10.15468/uennht). Н. А. Константинова и А. Н. Савченко (ПАБСИ КНЦ РАН, г. Апатиты) рассказали об особенностях использования данных GBIF и CRIS при подготовке карт распространения печеночников для оценки угрожаемости видов в Европе на основе критериев IUCN. Д. А. Давыдов (ПАБСИ КНЦ РАН, г. Апатиты) ознакомил участников конференции с результатами изучения биоразнообразия цианопрокариот полярных пустынь северного полушария на основе ИС CRIS. Результаты создания ботанико-географических моделей с использованием GBIF и БД WorldClim приведены в докладах С. В. Дудова с соавт. (МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва) и Г. М. Тагирджановой и А. В. Дёмина (Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург).
Свое представление об унификации данных, используемых в совместных или публичных проектах, предложили О. В. Петрова и В. Н. Петров (ИППЭС КНЦ РАН, Кольский центр охраны дикой природы, г. Апатиты). О распределенной вычислительной среде для создания, интеграции, обработки и хранения пользовательских данных и обслуживания научных исследований участники конференции узнали из доклада Р. К. Фёдорова с соавт. (Институт динамики систем и теории управления имени В. М. Матросова СО РАН, г. Иркутск).
Доклады на секции «Современные методы в обработке данных» рассматривали методические вопросы статистической обработки, автоматизации полевых исследований и создания программного обеспечения для анализа геоботанических данных и систематических признаков. Использование регистраторов уровня воды при изучении заболоченных лесов и анализ построенной на их показаниях простой имитационной модели были предметом доклада С. А. Кутенкова (Институт биологии КарНЦ РАН, г. Петрозаводск). Результаты исследования горных почв Хибин (Мурманская область) с использованием автоматических термодатчиков изложили И. М. Штабровская и И. В. Зенкова (Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета, ИППЭС КНЦ РАН, г. Апатиты). Е. С. Корчиков (Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва, г. Самара) продемонстрировал практическое применение ГИС для инвентаризации городских насаждений в пос. Усть-Кинельский Самарской
области. А. Б. Новаковский (Институт биологии Коми НЦ РАН, г. Сыктывкар) представил возможности авторского модуля ExcelToR для полуавтоматической обработки геоботанических данных на основе MS Excel и статистического пакета R, эта программа доступна на сайте Института биологии Коми НЦ РАН (ib.komisc.ru/add/ExcelToR/ExcelToR_full.exe). Структура, принципы работы и перспективы использования программы AREOANA для оцифровки и анализа клеточной сети листа современных и ископаемых видов мхов как систематического признака, имеющего эволюционный смысл, были изложены в докладе О. В. Иванова с соавт. (Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва). Использование индекса специализации d', как показателя приуроченности эпиксильных синузий к различным видам субстрата, стало темой доклада Е. В. Кушневской с соавт. (Институт леса КарНЦ РАН, г. Петрозаводск). О возможностях и ограничениях применения в биологических исследованиях индекса разнообразия Шеннона рассказал Ю. Л. Войтеховский (Геологический институт КНЦ РАН, г. Апатиты).
На секции «Применение дистанционных методов в картографировании растительности и изучении биоразнообразия» обсуждались результаты исследований с использованием дистанционных методов зондирования Земли (ДЗЗ) и геоинформационных систем (ГИС). Представленные доклады охватили территорию от Ненецкого автономного округа до Кавказа и от центральной России до Сахалина и Монгольского Алтая.
Доклад М. В. Зимина с соавт. (МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва) о библиотеке спектральных образов видов растений Севера был вынесен на пленарное заседание. Полевые материалы для библиотеки собирали в Хибинских и Ловозерских горах и в районе оз. Имандра (Мурманская обл.), в коллекции спектров учтены вариации спектральных образов для отдельного вида, связанные с различием условий произрастания (например, увлажнением, экспозицией и крутизной склонов, свойствами почв и др.) и характером и степенью техногенного воздействия. Для облегчения работы с данными в режиме онлайн основные спектрометрические характеристики вынесены в отдельную таблицу и использованы при публикации картографического сервиса для геопортала МГУ (geogr.msu.ru).
Анализ построенной на основе синтезированных (многозональных) цветных космических снимков SPOT 5 и Landsat 7 цифровой карты болот НП «Водлозерский» позволил В. К. Антипину (Институт биологии КарНЦ РАН, г. Петрозаводск) дифференцировать на территории парка болотные участки по типам питания и растительному покрову и определить, что наиболее широкое распространены верховые сосново-кустарничково-пушицево-сфагновые болотные массивы. Возможности использования открытых ДЗЗ совместно с полевыми данными в изучении распространения и состава темнохвойных лесов Северо-Западного Кавказа рассмотрела А. Ф. Комарова (Гринпис России, г. Москва); с использованием снимков Landsat TM и метода самоорганизующихся нейронных сетей (модуль NeRIS, ScanEx ImageProcessor 3.6.8) она определила характеристики растительных сообществ на уровне субассоциаций и вариантов. Возможности применения беспилотных летающих аппаратов (БПЛА) в сочетании с методами ДЗЗ и ГИС для картографирования, учета и мониторинга запасов лекарственных растений изучали Н. Б. Фадеев с соавт. (Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и
ароматических растений, Московский институт геодезии и картографии, г. Москва). Использование БПЛА, при наличии гео-привязанных данных и высокоточной цифровой карты рельефа местности, позволило авторам увеличить точность и ускорить исследования ресурсных видов растений на обширных территориях и в труднодоступных местах. Опыт создания карт растительности по полевым данным и ДЗЗ с применением ГИС обобщила Н. А. Алексеенко с соавт. (МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва), выполнив анализ их основных достоинств и недостатков на конкретных примерах картографирования растительности острова Кунашир (Сахалинская область), Хибинского горного массива (Мурманская область) и «Ямской степи» (Белгородская область).
Картографирование растительности в водоохранных зонах рек северной части Ненецкого автономного округа и анализ состава и структуры растительных сообществ выполнили М. В. Козлова и Г. Ш. Турсунова (Государственный океанографический институт им. Н. Н. Зубова Росгидрометцентра, г. Москва); исследования проводили на территориях, как с относительно небольшой, так и значительной антропогенной нагрузкой, на основе полевых и оптических спутниковых данных среднего (Landsat-8, 8епйпе1-2А, В) и высокого (WorldView-1, 2) пространственного разрешения. Об особенностях картографирования пойменной растительности в разных масштабах (на примере рек Северной Двины и Пинеги, Архангельская обл.) рассказала М. А. Макарова (Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН, г. Санкт-Петербург). Исследования криофитных подушечников Монгольского Алтая М. В. Бочарникова (МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва) включали ботанико-географический анализ и анализ высотного распределения, кластерный анализ и ординацию, выявление ядра активных видов, картографирование на базе ГИС технологий, а также изучение потенциального распространения видов при помощи метода максимальной энтропии. Методику изучения высотного распределения растений с применением геопространственных методов, которая позволяет существенно повысить как детальность анализа флор высотных поясов, так и их географическую достоверность, предложил И. Н. Поспелов (Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН, «Заповедники Таймыра», г. Москва). Методы геостатистики, в частности, кригинг, были успешно использованы С. Ю. Поповым (МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва) для создания мелкомасштабных карт ареалов видов сфагновых мхов. Выявленные автором тенденции распространения видов сфагновых мхов совпали с известными закономерностями распределения мхов по градиенту влажности, а не температуры, как у высших растений. Автор пропагандировал методы геостатистики для создания мелкомасштабных карт распространения видов на независимой от других пространственных показателей основе. Несколько стендовых докладов представили результаты картографирования растительности на основании полевых и спутниковых данных: М. Ю. Грищенко с соавт. (МГУ имени М. В. Ломоносова, г. Москва) - в центральной части Тигирецкого хребта (Западный Алтай), Е. Е. Кулюгиной с соавт. (Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар) - в верхнем течении р. Щугор (Северный Урал). Стенд Л. Л. Киселевой с соавт. (Орловский государственный университет им. И. С. Тургенева, г. Орёл) содержал результаты и перспективы сеточного и точечного картографирования для ведения Красной книги Орловской области.
Существующие проблемы в развитии ИС и БД в России и возможности их решения были обсуждены в рамках двух круглых столов - «Технические и правовые вопросы создания и ведения ИС и БД» (модераторы Н. А. Константинова и А. В. Мелехин) и «Возможности и ограничения современных дистанционных информационных методов» (модератор Н. А. Алексеенко), а также двух научно-практических семинаров -«Публикация данных в международной информационной системе по биоразнообразию GBIF» и «Работа с открытой информационной системой по разнообразию криптогамной биоты России (Cryptogamic Russian Information System)». На заседании первого круглого стола участники конференции обсудили ряд важных проблем, связанных с развитием ИС и БД в России и наметили пути их решения. Участники обсуждения сошлись на том, что при всей необходимости создания единой национальной информационной системы РФ по биоразнообразию, в настоящее время реализация такого проекта невозможна, так как существующие региональные системы зачастую имеют мало общего и несовместимы из-за различия форматов. Но создание единой национальной информационной системы по гербариям и фунгариям вполне реально. Данную ИС можно стандартизировать при условии определенной гибкости системы и при соблюдении условия стандартизации ввода информации, для чего необходимо дальнейшее развитие русскоязычного интерфейса. ИС CRIS может стать базой, аккумулирующей данные по всей стране, т.к. имеет для этого внутренние ресурсы.
Само по себе создание ИС не требует большого количества дорогостоящего оборудования, но для оцифровки колоссальных российских коллекций, помимо создания собственно оболочки ИС, необходимы значительные трудозатраты на обработку гербарных образцов, поскольку этикеточная информация не может быть оцифрована машинным способом, следовательно, необходимо большое число операторов, которые будут вручную вносить весь массив данных. Российские коллекции не имеют необходимого количества сотрудников, зачастую не имеют вообще ставок лаборантов и инженеров. Привлечение к такой работе высококвалифицированных сотрудников нерационально, так как они должны заниматься исследованиями. В некоторых зарубежных коллекциях для оцифровки данных привлекают волонтеров и студентов, возможно, такой подход стоило бы внедрять и в России.
Оцифровка образцов в коллекциях с использованием сканеров или фототехники возможна только при значительном финансировании. Опыт центра по оцифровке Digitarium в Университете Восточной Финляндии показал, что выходом представляется создание крупных национальных центров, финансируемых государством, которые будут выполнять работу по оцифровке в интересах всех коллекций страны.
Тормозом развития информационных технологий в отечественных коллекциях и гербариях является их разобщенность, непроработанность многих правовых вопросов и отсутствие законодательной базы, регламентирующей их работу, в частности, в области авторского права. Остается неясным, кому принадлежат авторские права на образец гербария научного учреждения и на данные этикетки этого образца - институту или ботанику, собравшему образец или его определившему.
В настоящее время наблюдается следующее противоречие: биологи, изучающие биоразнообразие, не имеют достаточных знаний и квалификации для
самостоятельного создания, и администрирования ИС. В то же время у 1Т-специалистов нет достойной мотивации для работы в биологических коллекциях, а в НИИ и университетах, имеющих коллекции и специалистов по биоразнообразию, нет возможности или желания брать в штат разработчиков ПО и администраторов ИС. Поэтому перспективным является привлечение на договорной основе 1Т-специалистов, обладающих соответствующими знаниями и навыками. Одним из немногих позитивных примеров такого сотрудничества выступает Национальный банк-депозитарий живых систем «Ноев ковчег». Также необходимо сотрудничество специалистов в области ГИС-технологий и геоботаников, почвоведов, геоморфологов для решения большого круга задач по развитию и использованию существующих информационных систем и технологий, для расширения рамок взаимного доверия между специалистами. Кроме того, это сотрудничество даст возможность более активно использовать методы автоматизированной обработки спутниковых данных и обеспечит оптимизацию работ по картографированию растительности с учетом региональных особенностей российских территорий.
Обсуждая соотношение открытости материалов по биоразнообразию и охраны природы, участники отметили, что при соблюдении принципов открытости, для общедоступных данных необходимо «загрублять» координаты охраняемых биологических объектов, например, указывая только градусы и минуты, чтобы избежать их обнаружения и уничтожения браконьерами. Обсуждалась необходимость унификации и популяризации методов сбора данных, а также целесообразность составления и распространения методических указаний по правилам сбора данных по биоразнообразию.
Другой блок обсуждений в рамках круглого стола включал преимущества и ограничения использования методов ДЗЗ и ГИС в геоботаническом картографировании и изучении биоразнообразия. Очевидные и безусловные преимущества использования этих технологий заключаются в следующем: снижение затрат времени на полевые исследования и трудозатрат на обработку данных, возможность составления прогнозных моделей (экстраполяций), возможность проводить исследования под пологом леса (методом многомерного анализа), возможность использовать временные ряды снимков в течение вегетационного периода, возможность создания цифровой карты (мобильной, защищённой от старения, порчи, а при своевременном копировании — и от исчезновения) и возможность производить математические операции с ней, определение состояния растительности и её динамики, возможность наглядного представления полученных результатов и широкого интерактивного использования научных материалов.
При отмеченном на конференции высоком уровне картографических исследований в России, существуют и субъективные ограничения применения современных информационных технологий, что связано с их концентрацией в одних научных центрах (Москва, Санкт-Петербург, Петрозаводск, Сыктывкар) и слабым развитием в других, особенно, в региональных учебных заведениях.
Все участники обсуждения сошлись во мнении, что основные ограничения и связанные с ними проблемы использования дистанционных методов заключаются в том, что эти методы вероятностные и имеют определённый предел точности, их применение зависит от особенностей региона, размеров и типа объекта изучения; у дистанционных информационных методов ограничен
набор возможностей и задач (например, они не позволяют выделить вклад различных факторов в случае совпадения спектральных характеристик растительности); разрешающая способность снимков может не совпадать с требуемой; наконец, могут быть ограничены финансовые возможности исследователя. В качестве решения проблем, связанных с ограничениями возможностей применения ДЗЗ в геоботаническом картографировании, были предложены следующие шаги: использование дистанционных информационных методов только в ряду с прочими многочисленными методами работы с полевыми данными, дополняя их при необходимости другими подходами обработки данных и данными смежных дисциплин; коллективное использование результатов с применением дистанционных информационных методов; активное продвижение через нормативные документы и методические рекомендации современных информационных технологий (в т.ч. дистанционных).
Участники конференции побывали в оранжерее Полярно-альпийского ботанического сада и в Минералогическом музее Геологического института КНЦ РАН, посетили Снежную деревню. Кроме того, некоторые участники конференции поднялись на снегоступах на склоны Ботанического цирка горы Вудъяврчорр, чтобы познакомиться с жизнью мохообразных и лишайников в зимний период и собрать «живой» материал для молекулярно-генетических исследований.
К началу конференции были опубликованы тезисы докладов (рис. 2). Сборник тезисов докладов конференции (Международная..., 2017) можно найти на сайте Лаборатории флоры и растительных ресурсов ПАБСИ КНЦ РАН, kpabg.ru/sites/defau1t/fi1es/bisconf2017abstracts24032017.pdf. По ссылкам
kpabg.ru/node/474 и inep-new.com можно ознакомиться с презентациями докладов конференции.
МЕЖ, IV НА РОДНАЯ НАУЧ НО I И'АКП 1ЧЕГКЛИ МЛ 1<МТЕ1 ЩЛЯ «НеШ>ЛЬЮВ.4Ш1Е СОВРЕМЫ1НЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ [ ЕХНОЛО! ИЙ в ЬО! ХНИЧЕСКИХ ^СЛЕДОВАНИЯХ«
лн;к\\11(1\\: ' ОМ I шI «ТНЕ ивЕОР \fODERN СТРОИМ \CION тинчш 1\ НОТА\1( А! ? 1!МУ1:Ч1К:аппмк»
ТР1ЯСЫ ,10*', IV [О л \BSTRACTS
АРАТ1ТУ ■ 2017
Рис. 2. Титульная страница сборника тезисов конференции
Литература
Международная научно-практическая конференция «Использование современных информационных технологий в ботанических исследованиях». Апатиты, Мурманская область, 28-31 марта 2017 г.: Тезисы докладов / Е. А. Боровичев, Д. А. Давыдов, Н. Е. Королева (ред.). Апатиты: изд-во «К&М», 2017. 148 с.
Сведения об авторах
Королева Наталья Евгеньевна,
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Полярно-альпийского ботанического сада-института им. Н.А. Аврорина Кольского НЦ РАН, Кировск; [email protected] Боровичёв Евгений Александрович,
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН, Апатиты; старший научный сотрудник Института леса Карельского НЦ РАН, Петрозаводск; [email protected] Давыдов Денис Александрович,
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Полярно-альпийского ботанического сада-института им. Н.А. Аврорина Кольского НЦ РАН, Кировск; [email protected]
Koroleva Natalia Evgenevna,
PhD (Biology), Senior Researcher of the Polar-Alpine Botanical Garden-Institute of the Kola Science Centre of RAS, Kirovsk; [email protected] Borovichev Eugene Alexandrovich,
PhD (Biology), Senior Researcher of the Institute of Industrial Ecology Problems of the North of the Kola Science Centre of RAS, Apatity; Senior Researcher of the Forest Research Institute of Karelian Research Centre of RAS, Petrozavodsk; [email protected] Davydov Denis Alexandrovich,
PhD (Biology), Senior Researcher of the Polar-Alpine Botanical Garden-Institute of the Kola Science Centre of RAS, Kirovsk; [email protected]
